CC BY
65deyaky'x punktiv zalizny'chnoyi infrastruktury' Zakarpats'koyi oblasti. Naukovy'j visny'k Uzhgo-rods'kogo universy'tetu Seriya Biologiya. 2011. Vy'pusk 30. S. 146-148.
3. Kly'mnyuk S. I. Sanitarna mikrobiologiya. Ekologiya mikroorganizmiv. Mikroflora ta sanitarno-pokazovi bakteriyi g'runtu, vody', povitrya, metody' yix vy'znachennya. [Elektronny'j resurs]. Rezhy'm dostupu: http://intranet. tdmu.edu. ua/data/kafedra/internal/micbio/ classes_stud/uk/med/lik.
4. Gereczun G. M., Voly'ns'ka Ye. M., Masikevy'ch Yu. G., Danilova O. M. Ekologichny'j monitory'ng richky' Vy'zhenka v mezhax NPP «Vy'zhny'cz'kyj». Stan ta perspekty'vy' rozvy'tku zapovidnoyi spravy' ta ekologichnogo tury'zmu v Ukrayini. Materialy' Vseukrayins'koyi naukovo-prakty'chnoyi konferenciyi (21-22 bereznya, m. My'kolayiv 2013 r.). My'kolayiv, 2013. S. 58 - 61.
5. Zolotova T. Rekreacijni resursy' Kinburns'koyi kosy'. Stan ta efekty'vnist' yix vy'kory'stannya. Stu-dents'ki naukovi studiyi. Molodizhny'j naukovy'j zhurnal. My'kolayiv. 2001. Vy'p. 1. S. 108-110.
6. Gry'b J. V. Xoty'slavs'ky'j kar'yer krejdy' j Shacz'ky'j pry'rodny'j nacional'ny'j park -
ekologichni j ekonomichni problemy' ta ry'zy'ky'. Nauk. visny'k Voly'n. Un-tu imeni Lesi Ukrayinky'. Geogr. nauky'. 2010. # 17. S. 31-34.
7. Zorin D. O. Ekologichna bezpeka Dnis-trovs'kogo kan'jonu yak regional'nogo kory'dora nacional'noyi ekologichnoyi merezhi Ukrayiny'. Ekologichna bezpeka ta zbalansovane resursokory'stu-vannya. Naukovo-texnichny'j zhurnal. 2011. # 2(4). S. 44-55.
8. Andriy Masikevych. Conceptual approach to minimalization of environmental hazard for the Pokutsko-Bukovinian Carpathians. Environmental problems.2019. Vol 4, No. 4. P 203-211. https://doi.org/ 10,23939/ ep2019. 04.203.
9. Demkiv T. M., Konopel'nyk O. I., Shopa Ya. I. Osnovy teoriyi pokhybok fizychnykh velychyn. L'viv: Vydavnychyj centr LNU im. I. Franka, 2008. 40 s. http://physics.lnu.edu.ua/wp-content/ uploads/pohybky.pdf.
10. Surface Water Directive: 75/440 EEC.
11. Holovko A. M., Rublenko I. O. Veterynarna sanitarna mikrobiolohiia: navch. posib. Kyiv, 2010. 284 s.
ОБЗОР ИННОВАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Нагорных А.М.
студент магистрантуры СПбГАСУ Егоров А.Н. к.т.н., д.э.н., профессор профессор каф. ТСП СПбГАСУ г. Санкт-Петербург, РФ
OVERVIEW OF INNOVATIVE SOLUTIONS IN CONSTRUCTION
Nagornyh A.
Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering, student
Saint Petersburg Egorov A.
Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering, PhD of Tech.Sci., Dr.of Economics, Professor
Saint Petersburg
АННОТАЦИЯ
На сегодняшний день, отмечается рост объемов вводимого в эксплуатацию монолитного железобетонного жилищного строительства. Затраты времени и ресурсов на возведение здания в современной строительной практике являются одной из основных проблем. В данной статье рассмотрены инновационные решения в современном строительстве, такие как аддитивные технологии, а именно 3D строительство с применением строительных принтеров, которые нашли свое широкое применение, как в зарубежном домостроении, так и на российском строительном рынке.
ABSTRACT
To date, there has been an increase in the volume of monolithic reinforced concrete housing construction being put into operation. The cost of time and resources for the construction of a building in modern construction practice is one of the main problems. This article discusses innovative solutions in modern construction, such as additive technologies, namely 3D construction with the use of construction printers, which have found their wide application both in foreign housing construction and in the Russian construction market.
Ключевые слова: Аддитивные технологии, инновационные решения, 3D строительство.
Keywords: Additive technologies, innovative solutions, 3D construction.
На сегодняшний день, отмечается рост объемов вводимого в эксплуатацию жилищного строительства из монолитного бетона и железобетона. Общий объем вводимого жилья в 2021 году будет составлять 142 млн кв. м, что примерно составляет 80% от общего объема, вводимого в эксплуатацию зданий и сооружений [1].
Строительное производство не стоит на месте, а развивается от года в год и на сегодняшний день стоит на пороге технологической революции. Аддитивное производство значительно расширило границы строительной отрасли, которое отличается потреблением большого количества не возобновляемого материального ресурса. 3D-печать подразумевает под собой создание объекта, путем послойной печати материала, на основе виртуально-созданной модели. Данные технологии стали инновацией для строительных технологий, применяющих материалы на основе цемента [3].
Применение 3D-печати актуальна как при создании домов необычных форм, так и при создании массового однотипного строительства в странах, находящихся в сейсмоопасных зонах или подверженных иным регулярным стихийным бедствиях, где необходимо воссоздать дешевое жилье для большого количества населения в кратчайшие сроки.
На сегодняшний день вопрос применения 3D-печати при возведении зданий и сооружений весьма актуален среди крупных строительных компаний в таких странах, как США и Китай. И наибольший интерес привлекает такой вопрос, как применение 3D-печати при строительстве зданий повышенной этажности и небоскребов [4].
К настоящему моменту аддитивные технологии совершили широкий скачок в развитии за относительно короткий период времени. Начальное применение, и на сегодня одно из самых распространённых, применение 3D печати макетов, а также воссоздание прототипов за короткий промежуток времени. В связи с данными положениями 3D печать с каждым годом привлекает инвестиции в большем объеме, чем в предыдущем. Помимо указанных положительных особенностей, стоит отметить, что аддитивные технологии отличаются высоким качеством продукции, максимальным уровнем автоматизации, при минимальном использовании ручного труда, максимальной скоростью создания объекта и выполнения процессов в целом, а также минимальным получением вторсырья и отходов. Все перечисленные факторы и преимущества аддитивных технологий говорят о свершении революции в строительном производстве и о успешном переходе ручного труда к роботизированному строительному производству, при котором необходим лишь контроль.
Аддитивные технологии можно разделить на такие типы, как технологии, при которых на формирование происходит за счет нанесения порошка непосредственно на рабочее место и формования за счет теплового источника или сцепляющего вещества, при завершении процесса платформа передви-
гается, а остатки порошка убираются. Данный способ называется метод спекания или метод селективного спекания. Вторым типом является процесс создания объекта по модели путем формования сразу на месте создания объекта, который называется метод послойного экструдирования [4, 5].
На сегодняшний момент метод послойного экструдирования является наиболее популярным способом 3D строительства. При использовании данного метода необходимо применять 3D принтер, который оборудован соплом или экструдером, через которые выдавливается рабочая смесь, которая твердеет за короткий промежуток времени. 3D принтер - это самодостаточная рабочая машина, которая по заданной модели создает на рабочей поверхности (зоне) объемные изделия за счет передвижения сопла.
Далее более детально рассмотрены такие типы 3D строительства, как «Контур крафтинг», метод строительства на основе применения 3D принтера компании HuaShang и 3D печать с применением мобильного принтера компании ApisCor.
Разработка метода 3D строительства, которое называется «Контур крафтинг» (Contour Crafting) принадлежит американскому доктору Университета Южной Калифорнии Бероку Хошневису, который недавно основал кампанию Contour Crafting Corporation (CC Corp).
Использование технологии «Контур крафтинг» позволяет создать такие конструктивные элементы, как плиты, мосты, пилоны и многое другое. Благодаря данной технологии возможно строительство различных типов зданий, в том числе жилых, коммерческих и правительственных. На сегодняшний момент данная технология нашла свое применение во внеземном строительстве, то есть строительство на Луне и Марсе для исследования, эксплуатации, обитания и колонизации планет.
Технология «Контур крафтинг» предусматривает автоматизированную укладку инженерных сетей в полостях стен во время возведения вертикальных ограждающих конструкций здания.
В качестве смеси заполняющей пустоты, образованные во время послойной укладки быстротвер-дющего бетона, образующего каркас конструкции, возможно применять более дешевые виды бетонов, такие как мелкозернистый и песчаный бетон, модифицированный добавками (гиперпластификаторы, ускорители твердения, фибра). Применяются растворы на основе сульфатостойкого цемента и песка с размером частиц не более 2,36 мм. В качестве функциональных добавок применяется пластификатор на поликарбоксилатной основе, регулятор вязкости для обеспечения сплошности печатного слоя и полипропиленовая фибра с длиной волокон 6 мм. Кроме того, с целью повышения прочности и водонепроницаемости композита в смесь вводится уплотненный диоксид кремния.
Метод строительства на основе применения SD-принтеры компании HuaShang. Основанная в 1989 году китайская компания Beijing Huashang Luhai Technology Co., расположенная в зоне промышленного развития Пекина, предложила еще
один вариант 3D принтера в виде портальной конструкции.
Данный способ 3D строительства в значительной мере отличается от способа Contour Crafting. Суть способа заключается в следующем. Здание печатается полностью на строительной площадке. Бригада сначала возводит каркас дома, в комплекте с арматурой и водопроводными трубами, а затем печатает поверх нее, применяя 3D-принтер, который недавно завершил тестирование после нескольких лет разработки. Принтер имеет раздвоенный экструдер, который одновременно укладывает бетон с обеих сторон конструкционного материала и закрывая его внутри стен, образуя тем самым полнотелую бетонную внешнюю ограждающую конструкцию.
Рабочая смесь для печати — это обычный бетон класса В30, прочный, долговечный, и недорогой материал. Помимо этого, возможно в процессе 3D печати использовать любой цементный материал.
ApisCor на сегодняшний момент самая известная компания в России, которая занимается 3D строительством. Основателями компании был разработан уникальный 3D принтер для печати домов на строительной площадке. Особенность печатающей машины заключается в том, что устройство принтера является безрамным. Представляет собой - механическую руку с одной опорой, которую располагают в центре возводимого здания и вращаясь вокруг собственной оси, печатают здание, выдавливая рабочую смесь через печатающую головку. Помимо того, что 3D принтер не передвигается, он обладает незначительным весом, что делает его абсолютно мобильным и дает возможность доставлять его на строительную площадку стандартными транспортными средствами. В том числе, если подразумевается возведение многоэтажных зданий, 3D принтер возможно переставлять на этажи выше.
Несмотря на значительное количество преимуществ применения аддитивных технологий в строительном производстве, существует также ряд недостатков.
3D строительство на сегодняшний день ограничено климатическими условиями производства. При выполнении 3D печати зданий в зимних условиях необходимо устанавливать ограждающий тент, для поддержания нормального условия твердения бетона.
Рабочая смесь, применяемая при 3D печати зданий, не обладает характеристиками, обеспечивающими необходимую защиту от промерзания ограждающих конструкции, что ведет к необходимости применения обязательного дополнительного утепления.
На данный момент отсутствует полная необходимая нормативная и законодательная база для аддитивных технологий, что ведет к ограниченности применения данного метода возведения зданий в массовой застройке крупных комплексов, а находит свое применение для малоэтажного строительства.
Таким образом на сегодняшний день одним из основных направлений развития строительного производства является уменьшение времени возведения здания и сокращение ресурсных расходов. Для того, чтобы достигнуть соответствия в данном вопросе с такими странами, как Китай и США, в России необходимо выполнить целый ряд мероприятий.
Вывод
Обзор инновационных решений в строительстве показывает, что аддитивные технологии совершили широкий скачок в развитии за относительно короткий период времени, с помощью 3D печати возможно создавать не только отдельные готовые изделия в совершенно различных отраслях промышленности, но и создавать здания целиком. Таким образом на сегодняшний день одним из основных направлений развития строительного производства является уменьшение времени возведения здания и сокращение ресурсных расходов. Для того, чтобы достигнуть соответствия в данном вопросе с такими странами, как Китай и США, в России необходимо выполнить целый ряд мероприятий.
Литература
1. Warszawski A., Navon R. Implementation of robotics in building: Current status and future prospects. Journal of Construction Engineering and Management. 1998. No.124(1). Pp. 31-41.
2. Вальтер А. В. Послойный синтез армированных объемных изделий //Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2011. Т.2. №.12.
3. Малышева В. Л., Красимирова С. С. Возможности 3D принтера в строительстве //Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2013. № 12-2.
4. Мустафин Н. Ш., Барышников А. А. Новейшие технологии в строительстве. 3D принтер //Региональное развитие: электронный научно-практический журнал. 2015. № 8 (12).
5. Егоров А.Н., Шприц М.Л., Гдимиян Н.Г. Инновационные технологии в строительстве // Строительство и реконструкция. 2015. №3 (59). С. 130137.
